2.2. Основные характеристики и параметры диодов

Вольтамперная характеристика диода показана на рис . 14.

П

Рис.14. Вольтамперная

характеристика диода

ри смещении в прямом направлении сопротивление диода определяется сопротивлением объема полупроводниковых областей (в основном, базовой области и сопротивлением контактов). При обратном смещении ток в общем случае состоит из трех составляющих:

I _обр = I₀ + I _т + I_у (2.2)

где I₀ - тепловой ток; I_т - ток термогенерации, определяемый количеством носителей, возникающих в области пространственного заряда p-n перехода из-за теплового возбуждения. Чем больше объем слоя , тем больше I_т.

У германиевых I _т >> I₀ , у кремниевых - I₀ >> I_т . I_у - ток утечки, протекающий по поверхности кристалла от эмиттера к базе. Зависит от состояния поверхности.

В точке А происходит пробой p-n перехода. У некоторых диодов происходит тепловой пробой. У большинства - сначала электрический, а затем тепловой.

Вольтамперная характеристика сильно зависит от температуры. (Рис. 15)

а) б)

Рис. 15. Влияние температуры на вольт-амперную характеристику диода.

а) Германиевый диод ГД-102. б) Кремниевый диод КД-205.

С ростом температуры растет тепловой ток, что увеличивает ток обратный:

(2.3)

где: А - коэффициент, равный 2 - для германия, 2,5 - для кремния.

Прямой ток диода также растет из-за теплового тока I₀ , но при больших прямых токах большую роль играет проводимость кристалла, а она при росте температуры снижается. У кремниевых диодов с ростом температуры растет напряжение лавинного пробоя.

Полупроводниковые диоды имеют следующие основные параметры:

1. Постоянный обратный ток диода - I_обр , ток, протекающий через диод в обратном направлении при обратном напряжении.

2. Постоянное обратное напряжение U_обр.

3. Постоянный прямой ток I_пр

4. Постоянное прямое напряжение U_пр

5. Диапазон частот f - разность предельных частот, при которых средний выпрямленный ток диода не менее заданной доли его значения на низкой частоте.

6. Прямое и обратное сопротивление диода r _пр и r_обр .

7. Емкость диода С_д  С_зар + С_{диф .} С_зар - зарядная емкость, С_диф - диффузионная емкость.

Существенное значение имеют максимально допустимые параметры, которые обеспечивают заданную надежность и значения которых не должны быть превышены при любых условиях эксплуатации:

1. Максимально допустимое обратное напряжение U_обр  0,8 U_{обр. пр}, где U_обр.пр - напряжение теплового или электрического пробоя.

2. Максимально допустимая мощность рассеяния:

Р_макс = (t_{п max -} t₀) / (R _tпк + R _tко )

где: t_{п max} - максимально допустимая температура p-n перехода (из

справочника); t₀ - температура окружающей среды; R _{t пк} - тепловое

сопротивление между p-n переходом и корпусом диода; R_{t ко} - тепловое

сопротивление между корпусом и окружающей средой.

3. Максимально допустимый прямой ток диода I_{пр макс}: I_{пр макс}= P _макс / U_пр

С ростом температуры величины допустимых параметров снижаются.